目前常规油气资源的短缺已经成为了限制全球经济发展的瓶颈,页岩气藏作为一种重要的非常规油气资源正在受到关注和重视。然而,由于页岩气藏多尺度的气体储渗空间、特殊的气体储集方式和多重运移机制以及“水平钻井+大规模水力压裂”的开发方式,使得传统的流动模拟理论不再完全适用于页岩气藏,因此亟需建立一套适用于页岩气藏数值模拟的理论与方法,从而为页岩气藏的高效开发提供理论指导。基于此,本文提出了将微尺度数值模拟和宏观数值模拟结合的页岩气藏多尺度数值模拟方法。首先,推导了油藏条件下的拟稳态和非稳态窜流函数并进行了窜流函数的适应性分析。在系统研究了油藏条件下的窜流函数的基础上,考虑页岩气藏中特殊的气体储集方式和多重运移机制,推导了页岩气藏条件下的拟稳态和非稳态窜流函数,基于数值模拟方法最终得到了适用于页岩气藏数值模拟的修正的基于拟压力的非稳态窜流函数。其次,研究了在页岩气藏数值模拟中如何合理有效地考虑有机质的影响。考虑粘性流、Knudsen扩散、表面扩散和气体的吸附/解吸效应,首先建立了页岩气藏有机质-无机基岩-裂缝三重介质模型,采用非稳态窜流模型模拟无机基岩和天然裂缝之间的窜流量,采用有限元方法求解数学模型并进行影响因素分析。在三重介质模型的基础上,进一步提出了能够考虑有机质影响的改进的双重介质模型。与传统的双重介质模型相比,该模型能够更加准确地考虑有机质的影响;与三重介质模型相比,该改进模型具有数学模型简单、物理含义明确以及更加适用于油藏尺度的数值模拟研究的优点。第三,考虑真实气体效应以及天然裂缝系统和人工压裂裂缝系统的应力敏感效应,分别建立了双重介质和复合气藏模型分段压裂水平井数学模型并用有限元方法进行求解,分析了裂缝系统应力敏感参数、人工压裂参数、水平井参数和储层参数对页岩气藏生产动态的影响。第四,考虑页岩岩样的微观孔隙结构构建了微尺度物理模型。考虑无机基岩中的粘性流、Knudsen扩散、应力敏感效应以及真实气体效应,有机质中的粘性流、Knudsen扩散、表面扩散、吸附层厚度、应力敏感效应以及真实气体效应,建立了微尺度数学模型,并进行了REV尺度渗透率的影响因素分析,对页岩中的微尺度运移机制进行了全面系统研究。基于微尺度数值模拟得到的REV尺度的视渗透率和固有渗透率曲线,将上述改进的双重介质模型和多重相关连续介质模型(MINC模型)结合,进行页岩气藏多尺度数值模拟研究。